package com.knight.id.util;

/**
 * SnowFlake的结构如下(每部分用-分开):<br>
 * 0 - 0000000000 0000000000 0000000000 0000000000 0 - 00000 - 00000 - 000000000000 <br>
 * 1位标识，由于long基本类型在Java中是带符号的，最高位是符号位，正数是0，负数是1，所以id一般是正数，最高位是0<br>
 * 41位时间截(毫秒级)，注意，41位时间截不是存储当前时间的时间截，而是存储时间截的差值（当前时间截 - 开始时间截)
 * 得到的值），这里的的开始时间截，一般是我们的id生成器开始使用的时间，由我们程序来指定的（如下下面程序IdWorker类的startTime属性）。41位的时间截，可以使用69年，年T = (1L << 41) / (1000L * 60 * 60 * 24 * 365) = 69<br>
 * 10位的数据机器位，可以部署在1024个节点，包括5位datacenterId和5位workerId<br>
 * 12位序列，毫秒内的计数，12位的计数顺序号支持每个节点每毫秒(同一机器，同一时间截)产生4096个ID序号<br>
 * 加起来刚好64位，为一个Long型。<br>
 * SnowFlake的优点是，整体上按照时间自增排序，并且整个分布式系统内不会产生ID碰撞(由数据中心ID和机器ID作区分)，并且效率较高，经测试，SnowFlake每秒能够产生26万ID左右。
 */
public class SnowflakeIdUtil {

    //因为二进制里第一个 bit 为如果是 1，那么都是负数，但是我们生成的 id 都是正数，所以第一个 bit 统一都是 0

    //机器ID  2进制5位  32位减掉1位 31个
    private long workerId;

    //机房ID 2进制5位  32位减掉1位 31个
    private long dataCenterId;

    //代表一毫秒内生成的多个id的最新序号  12位 4096 -1 = 4095 个
    private long sequence;

    //设置一个时间初始值    2^41 - 1
    private long twepoch = 1587537415606L;

    //5位的机器id
    private long workerIdBits = 5L;


    //5位的机房id
    private long dataCenterIdBits = 5L;

    //每毫秒内产生的id数 2 的 12次方
    private long sequenceBits = 12L;

    // 这个是二进制运算，就是5 bit最多只能有31个数字，也就是说机器id最多只能是32以内
    private long maxWorkerId = -1L ^ (-1L << workerIdBits);

    // 这个是一个意思，就是5 bit最多只能有31个数字，机房id最多只能是32以内
    private long maxDataCenterId = -1L ^ (-1L << dataCenterIdBits);

    private long workerIdShift = sequenceBits;

    private long dataCenterIdShift = sequenceBits + workerIdBits;

    private long timestampLeftShift = sequenceBits + workerIdBits + dataCenterIdBits;

    private long sequenceMask = -1L ^ (-1L << sequenceBits);

    //记录产生时间毫秒数，判断是否是同1毫秒
    private long lastTimestamp = -1L;


    public long getWorkerId(){
        return workerId;
    }
    public long getDataCenterId() {
        return dataCenterId;
    }
    public long getTimestamp() {
        return System.currentTimeMillis();
    }

    /**
     * 构造函数
     * @param workerId
     * @param dataCenterId
     * @param sequence
     */
    public SnowflakeIdUtil(long workerId, long dataCenterId, long sequence) {
        if(workerId > maxWorkerId || workerId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("worker Id can't be greater than %d or less than 0",maxWorkerId));
        }

        if(dataCenterId > maxDataCenterId || dataCenterId < 0) {
            throw new IllegalArgumentException(String.format("dataCenter Id can't be greater than %d or less than 0", maxDataCenterId));
        }

        this.workerId = workerId;
        this.dataCenterId = dataCenterId;
        this.sequence = sequence;
    }

    public synchronized long nextId() {
        long timestamp = timeGen();
        if(timestamp < lastTimestamp) {

            throw new RuntimeException(
                    String.format("Clock moved backwards. Refusing to generate id for %d milliseconds", lastTimestamp - timestamp));
        }
        //如果是同一时间生成的，则进行毫秒内序列
        //这个时候就得把seqence序号给递增1，最多就是4096
        if(timestamp == lastTimestamp) {
            sequence = (sequence + 1) & sequenceMask;
            //当某一毫秒的时间，产生的id数 超过4095，系统会进入等待，直到下一毫秒，系统继续产生ID
            if (sequence == 0) {
                timestamp = tilNextMillis(lastTimestamp);
            }
        }else {
            sequence = 0;
        }
        lastTimestamp = timestamp; // 这儿记录一下最近一次生成id的时间戳，单位是毫秒

        // 这儿就是最核心的二进制位运算操作，生成一个64bit的id
        // 先将当前时间戳左移，放到41 bit那儿；将机房id左移放到5 bit那儿；将机器id左移放到5 bit那儿；将序号放最后12 bit
        // 最后拼接起来成一个64 bit的二进制数字，转换成10进制就是个long型
        return ((timestamp - twepoch) << timestampLeftShift) | (dataCenterId << dataCenterIdShift) | (workerId << workerIdShift) | sequence;

    }



    /**
     * 当某一毫秒的时间，产生的id数 超过4095，系统会进入等待，直到下一毫秒，系统继续产生ID
     * @param lastTimestamp
     * @return
     */
    private long tilNextMillis(long lastTimestamp) {

        long timestamp = timeGen();

        while (timestamp <= lastTimestamp) {
            timestamp = timeGen();
        }
        return timestamp;
    }

    //获取当前时间戳
    private long timeGen(){
        return System.currentTimeMillis();
    }



    public static void main(String[] args) {
        SnowflakeIdUtil snowflakeIdUtil1 = new SnowflakeIdUtil(1,1,1);
        SnowflakeIdUtil snowflakeIdUtil2 = new SnowflakeIdUtil(2,1,1);
        for(int i = 0; i < 200000; i++) {
            System.out.println("idWorker1: " + snowflakeIdUtil1.nextId());
            System.out.println("idWorker2: " + snowflakeIdUtil2.nextId());
        }
    }
}
